低温环境下含石灰石粉水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

为提升低温硫酸盐环境下含石灰石粉水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,采用脉冲电场加速硫酸盐侵蚀,通过观测试件外观形貌变化及利用XRD和FT-IR测定腐蚀物微观组分,对掺不同矿物掺合料的含石灰石粉水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能及机理开展研究。结果表明:掺加矿物掺合料可在不同程度上改善含石灰石粉水泥基材料的低温抗硫酸盐侵蚀性能,且复掺较单掺时的整体侵蚀抑制效果更加显著,但需满足矿物掺合料的最低掺量要求;建议单掺时水泥基材料中粉煤灰或矿粉的质量占比应分别不低于30%和50%,复掺时粉煤灰与矿粉的质量占比为50%~70%,且二者质量比以1.0∶1.5~1.0∶2.5为宜。此外,含石灰石粉水泥基材料在发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)过程中,碳硫硅钙石衍射峰主要由钙矾石衍射峰右移后形成,表明其生成以钙矾石转化为主。因此,有效抑制钙矾石的生成是抑制含石灰石粉水泥基材料发生TSA的重点。

铁尾矿粉对石灰石粉混凝土力学性能和氢氧化钙含量的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。本文研究了复掺铁尾矿粉和石灰石粉的掺量和比例对混凝土性能的影响。结果表明:随着复掺矿粉比例的不断增大,复掺矿粉混凝土强度均呈现出先增大后减小的变化规律,并在复掺矿粉比例为1∶2时取得较大值。在同一冻融循环次数作用下,混凝土质量损失率随着复掺矿粉比例的增大呈现出先减小后增大的趋势,而混凝土的相对动弹性模量却呈现出先增大后减小的变化趋势。在同一测定位置处,随着复掺矿粉比例的不断增大,复掺矿粉混凝土氯离子含量均呈现出不断减小,且在比例为1∶2时复掺矿粉混凝土氯离子含量的下降变快。综合实验结果得到,石灰石粉掺量为20%时混凝土的强度特性较佳,复掺矿粉比例为1∶2时混凝土的强度和耐久性均达到较佳。

石灰石粉作为矿物掺合料对机制砂混凝土力学性能及耐久性的影响

石灰石粉可作为机制砂细粉料或矿物掺合料两种途径掺入混凝土中,然而两种不同掺入途径对混凝土的配合比设计及其性能影响截然不同。基于我国某桥梁工程机制砂混凝土的实际应用需求与服役环境特征,通过测试不同石灰石粉掺量下的机制砂混凝土工作性、抗压强度与氯离子扩散系数,对石灰石粉作为单一矿物掺合料制备承台、挡土墙和索塔用机制砂混凝土的可行性进行了分析。研究结果表明:随着石粉掺量增加,机制砂混凝土的抗压强度性能呈现下降趋势,可降低水胶比以保障混凝土强度;石粉会提高C30机制砂混凝土的氯离子迁移系数,但对C50机制砂混凝土的氯离子迁移系数影响较小。初步认为石粉作为矿物掺合料用于不同类型机制砂混凝土具有可行性,更高掺量的石粉对机制砂混凝土耐久性的影响有待进一步探究。

大掺量石灰石粉泡沫轻质土的制备及其性能研究

利用石灰石粉替代部分水泥制备的泡沫轻质土可用作路基的填充材料,达到减小地基的沉降量和附加应力的目的。研究表明:在普通泡沫轻质土体系中,随着石灰石粉掺量增加,泡沫轻质土的流值和强度均逐渐降低,配制设计强度为1.0 MPa的泡沫轻质土,石灰石粉掺量不宜超过20%;而在高性能泡沫轻质土体系中,采用水固比为0.4,减水剂掺量0.2%,且减水剂与泡沫剂具有良好的相容性,石灰石粉的掺量可以达到40%。泡沫轻质土中掺入石灰石粉有利于泡沫的分散,不易形成大孔,大于0.5 mm大孔少,多数孔径在0.2 mm以下,孔径大小不均;孔形呈球状,连通孔少,多为单独的孔。大掺量石灰石粉泡沫轻质土样品的水化产物中C-S-H、CH、AFt和单碳水化铝酸钙C_(3)A·CaCO_(3)·11H_(2)O特征峰明显,石灰石粉具有早期加速水泥水化的作用。

基于电化学阻抗谱的石灰石粉硬化水泥浆体孔结构演化研究

为了研究大掺量(质量分数为20%以上)石灰石粉硬化水泥浆体的孔结构演化行为,本文基于电化学阻抗谱(EIS)、压汞(MIP)测试分析,探究大掺量石灰石粉对硬化水泥浆体EIS拓扑结构和孔结构参数的影响规律,并建立大掺量石灰石粉硬化水泥浆体的微观结构等效电路,研究等效电路中元器件和孔结构参数之间的关系。结果表明:随水化龄期的延长,石灰石粉掺量对EIS拓扑结构参数中Bode角和θ_(max)的影响规律显著,大掺量石灰石粉硬化水泥浆体的孔径分布整体由大孔和毛细孔向过渡孔和凝胶孔发展演化;另外,EIS等效电路中电阻随硬化水泥浆体中毛细孔含量的增加而减小,电容随硬化水泥浆体中凝胶孔含量的增加而减小。

葡萄糖酸钠对大掺量石灰石粉水泥浆体水化行为的影响

为了研究葡萄糖酸钠对大掺量石灰石粉水泥浆体水化行为的影响,采用等温量热测试、X射线衍射测试、热重测试研究了胶凝材料体系的水化进程、水化产物种类与含量的变化;并采用相边界成核与生长模型探究了葡萄糖酸钠作用下大掺量石灰石粉水泥水化产物成核与生长机制。结果表明:葡萄糖酸钠能够延缓大掺量石灰石粉水泥的水化,减少水化产物的生成,从而降低其水化程度;另外,葡萄糖酸钠能够降低水化产物早期成核与生长的速率,减小水化产物早期在相边界成核与生长的面积。

三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响研究

为了研究三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响,采用了等温量热、X射线衍射、热重等测试方法探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化进程和水化产物的演化;并采用相边界成核与生长模型探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化动力学过程。结果表明:三乙醇胺能够加速水泥-石灰石粉胶凝材料体系的水化,增加水化产物的生成,从而增加了其水化程度;另外,三乙醇胺能够增加水化产物早期的成核与生长速率,减小水化产物早期的相边界成核与生长面积。

偏高岭土与石灰石粉增强3D打印水泥基材料的各向异性研究

3D打印水泥基材料堆叠成型的工艺导致其条间接触面性能下降,偏高岭土的加入能够使材料孔隙率降低,力学性能提高,但偏高岭土的高需水性会造成打印条带表面水分损失,层间黏结性能下降,而石灰石粉的稀释效应可以改善这一点。本文研究了复掺偏高岭土与石灰石粉对3D打印水泥基材料各向异性的影响,并通过微观角度解释这两种材料影响力学性能的机理。结果表明,偏高岭土最佳质量掺量为12%,最佳复掺质量比例m(偏高岭土)∶m(石灰石粉)为2∶1,3D打印水泥基材料掺入偏高岭土后流动度显著下降,复掺石灰石粉后流动度提高。3D打印试块各方向抗压强度的大小为X>Z>Y>筑模,不同方向抗折强度变化规律与抗压强度基本相同,具有各向异性特征。

超细石灰石粉对预应力孔道压浆料性能的影响

研究了不同掺量超细石灰石粉对预应力孔道压浆料工作性、力学性能、变形性能的影响,并通过XRD、SEM分析了石灰石粉的作用机理。结果表明:随着石灰石粉掺量的增加,压浆料浆体流动度先增大后减小,适宜掺量的石灰石粉对压浆料浆体流动度经时损失有较大改善;压浆料的抗压、抗折强度均随着石灰石粉掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,最佳掺量为25%;石灰石粉能够降低压浆料的早期收缩;适宜掺量的石灰石粉对水泥的水化具有促进作用,提高了压浆料内部结构的密实度。

掺石灰石粉矿渣水泥砂浆的孔结构与抗渗性能

为了研究石灰石粉对矿渣水泥砂浆抗渗性能的影响,进行了不同掺量石灰石粉矿渣水泥砂浆的抗压强度、孔结构与水渗透系数试验,根据压汞法得到了砂浆的孔隙率和孔径分布,分析了石灰石粉对临界孔径和阈值孔径大小的影响,通过GEMS热力学模拟分析了不同石灰石粉掺量下的砂浆水化产物含量的变化,运用Katz-Thompson方程建立了特征孔径与水渗透系数之间的关系。结果表明:随着石灰石粉掺量的增加,砂浆的临界孔径减小,抗压强度降低;当石灰石粉掺量达到20%时,矿渣水泥砂浆的抗渗性能仍优于纯水泥砂浆组。

NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中胶凝物相表征

石灰石粉在水泥基材料中活性较低。然而,采用NaAlO_(2)作为激发剂,可以制备性能较好的石灰石粉基胶凝材料。为深入研究NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的胶凝物相,明晰其性能形成机理,本工作对比分析了NaAlO_(2)激发(D1)与NaOH、Al(OH)_(3)按1∶1的物质的量比复配激发(D2)的反应进程、产物占比、力学性能、微观结构特征。试验结果表明,D1与D2均出现了两个放热峰。第一个峰对应着激发剂溶解,第二个峰与单碳型碳铝酸钙(Mc)生成有关。D1中Mc的结晶进程快于D2中的,其第二个放热峰出现时间比D2早。D1中,部分NaAlO_(2)生成了Mc,其他被消耗部分没有形成晶体产物,而是形成介于晶体与无定形状态之间的微晶AH_(3)相。透射电镜(TEM)结果表明,微晶AH3相呈现出衍射斑点零星分布于同心圆环上的衍射特征,其颗粒尺寸比三水铝石(Gibbsite)小,具有更好的胶凝特性。养护28 d后,D1(22.80 MPa)的抗压强度显著高于D2(0.95 MPa),表明AH_(3)相是NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的重要胶凝物相。

石灰石粉对C60混凝土抗压性能及水化热的影响研究

为探究石灰石粉对C60高强混凝土力学性能和水化热的影响,对不同石灰石粉比表面积和不同石粉含量的高强混凝土进行了抗压性能和水化放热试验。结果表明:石灰石粉的掺入能有效提高混凝土的抗压强度,其提升幅度介于1.3%~19.3%之间,在比表面积为6 000 cm^(2)·g^(-1)、石粉含量(质量分数)为5%~15%时混凝土抗压强度提升最明显;由于石粉的活性远低于水泥,随着石粉含量的增加,胶凝体系的总放热量逐渐降低且时间-水化放热速率曲线向左偏移,其中S15-6000组混凝土前期水化速率最快;在胶凝体系的水化产物中,掺入石粉后并未检测到新生成的物相,Ca(OH)_(2)峰值强度在石粉含量为15%时达到最高并伴随着生成大量C-S-H,这是由于石粉的掺入起到稀释效应,胶凝体系的水胶比增加使得水泥在水化时获得了充足的水量,此外,15%的石粉含量为胶凝体系提供了最佳钙含量,进一步促进了水化;大量C-S-H凝胶的生成为S15-6000组混凝土抗压强度提供了保证,且该组混凝土能较大程度发挥石粉作用。

海洋环境碱激发矿渣-石灰石粉净浆的微结构特性

采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),研究了不同石灰石粉掺量碱激发矿渣-石灰石粉(AAS-LS)低碳胶凝复合体系在海洋环境大气区与水下区的水化产物相组成、官能团以及微结构特性.结果表明:在海洋大气区自然碳化过程中,AAS-LS净浆新增的碳化产物主要为CaCO_(3)的多晶型物相——亚稳态球霰石和文石;在持续的海水浸泡环境中,有Mg(OH)_(2)和微量Ca(OH)_(2)生成,且在浸泡12个月后,类水滑石相显著出现;石灰石粉在碱激发体系中具有潜在的化学效应.

石灰石粉掺量对混凝土中钢筋脱钝临界氯离子含量的影响

本工作研究了不同石灰石粉掺量(10%、20%、30%,质量分数,下同)对钢筋脱钝临界氯离子含量的影响,对混凝土试件进行干湿循环处理以加速氯离子渗透,同时采用半电池电位和电化学阻抗谱分别测定了钢筋的自腐蚀电位和腐蚀电流密度。结果表明,临界氯离子含量随着石灰石粉掺量的增加而减小,这主要是因为石灰石粉的掺入导致水泥含量降低,从而使混凝土孔隙液pH值降低。XRD分析表明石灰石粉的掺入抑制了单硫型水化硫铝酸钙(AFm)相的生成,从而降低了水化产物的氯离子结合能力。腐蚀电流密度的变化趋势服从三参数Weibull分布,其概率密度可以表征钝化膜破裂的速率,随着石灰石粉掺量的增加,钝化膜破裂速率增加。

复合石灰石粉混凝土耐久性能试验研究

为探究不同水胶比及石灰石粉等矿物掺合料对复合石灰石粉混凝土耐久性能的影响,对普通混凝土、石灰石粉-矿渣混凝土以及石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的抗碳化、抗冻融、抗氯离子侵蚀等耐久性能展开试验研究。结果表明:在矿物掺合料总掺量固定为50%情况下,(1)降低水胶比可以提高复合石灰石粉混凝土的抗碳化、抗冻融、抗氯离子侵蚀性能;(2)加入石灰石粉可以优化复合石灰石粉混凝土胶凝材料体系的颗粒级配,从而改善了抗冻融和抗氯离子侵蚀性能;(3)矿渣因火山灰效应引起二次水化,一方面降低了复合石灰石粉混凝土的碱性,弱化了抗碳化性能,另一方面水化胶凝产物提高了复合石灰石粉混凝土的密实性,改善了抗冻融和抗氯离子侵蚀性能;(4)粉煤灰等比例代替部分矿渣,对复合石灰石粉混凝土早期的抗碳化、抗冻融和抗氯离子侵蚀等耐久性能不利。

石灰石粉改性膏状瓷砖背胶性能研究

研究了石灰石粉掺量对膏状瓷砖背胶在标准养护环境7天、28天龄期以及浸水、冻融和热老化环境下的拉伸粘结强度的影响。结果表明:LP40在热老化环境下的拉伸粘结强度改善尤为明显;在7天时LP40与LP0的拉伸粘结强度相比提高了50%,有效提升了膏状瓷砖背胶的早期粘结强度。XRD、SEM分析表明,石灰石粉可以填充界面砂浆孔隙,加速水泥砂浆水化,使瓷砖与砂浆界面粘结更为紧密。

石灰石粉细度对混凝土基本力学性能及微观结构的影响

主要研究固定胶凝材料掺量的情况下,石灰石粉细度对石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的基本力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)进行微观结构分析。研究表明:石灰石粉掺量为20%时,主要为稀释效应,强度降低较多;混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随石灰石粉比表面积的增大而提高,石灰石粉细度对抗折强度无显著影响;石灰石粉细度增大,填充效果更好,混凝土内部结构更加密实。

大掺量矿渣-石灰石粉混凝土收缩性能的研究及模型预测

为了研究不同水胶比下,大掺量矿渣、石灰石粉各取代30%、20%水泥对混凝土收缩性能的影响,与基准硅酸盐混凝土进行对比,研究2种矿物掺合料协同作用下混凝土的收缩性能变化,并对其收缩性能进行模型预测。试验结果表明:(1)混凝土的收缩性能(自收缩性能及干燥收缩)会随着水胶比的增大而有所下降。(2)与基准混凝土对比,大掺量矿渣与石灰石粉取代水泥不利于混凝土的自收缩及干燥收缩,与矿渣及石灰石粉各自掺量相关。(3)矿渣-石灰石粉混凝土自收缩曲线及干燥收缩曲线趋势与基准混凝土大致相同,且双掺混凝土自收缩与干燥收缩差值与基准混凝土想比,均会随着龄期的增长而逐渐缩小。(4)采取对数函数形式对矿渣-石灰石粉混凝土收缩-龄期曲线做出模型预测,具有良好的相关性;美国混凝土协会(ACI)推荐混凝土收缩方程的双曲线函数形式相关性更好。

不同细度石灰石粉对水泥浆体流变特性的影响研究

为研究花岗岩石灰石粉和S95级矿渣粉对水泥浆体流变性能的影响。采用R/S型流变仪测试了水泥-石灰石粉浆体、水泥-石灰石粉-矿渣粉复合浆体的流变性能,采用最小需水量法对浆体湿堆积密实度进行测试,并采用Zeta电位测试仪测试浆体的Zeta电位。结果表明:随石灰石粉掺量的增加和颗粒粒径减小(比表面积增大),浆体的剪切应力和表观黏度减小,石灰石粉粒径对浆体的流变性能的影响大于掺量的影响;颗粒粒径更细的石灰石粉和矿渣粉改善了浆体的湿堆积密实度;掺入石灰石粉后浆体的Zeta电位降低,但同时掺加少量的矿渣粉可以在一定程度上提高浆体的Zeta电位,改善浆体中的絮凝现象。

水工混凝土掺合料特性及石灰石粉水化机理研究

利用扫描电镜、X射线衍射、压汞等材料分析手段,系统研究了石灰石粉、粉煤灰、磨细矿渣三种水工混凝土常用掺合料的矿物组成、表面特性,以及二元、三元胶凝材料体系的水化机理。结果表明,石灰石粉颗粒表面粗糙,促进水泥早期水化,微弱参与反应并生成水化碳铝酸钙,但不具有火山灰活性,石粉对水泥石中孔径在20~100 nm范围的孔隙影响较大,提高石粉掺量,该范围的孔隙增多,硬化浆体孔结构变差。粉煤灰中含有大量的球形颗粒,颗粒表面致密光滑,含有大量玻璃体,将粉煤灰与石粉复合双掺,粉煤灰的火山灰效应能够优化浆体孔结构。